JPS593713B2 - シヨウトツヨチヨウドツプラレ−ダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は衝突予知用ドツプラレーダに関する。

ドツプラレーダとはマイクロ波を鋭いビームにして被検
出物に照射しその反射波がドツプラ効果により被検出物
の移動の相対速度に比例した周波数偏移を受ける事を利
用したレーダである。

このドツプラレーダを車の衝突予知に用いる場合には単
に基準点（自軍）と被検出物（前方走行車等）の相対速
度を検出するだけでは不充分であハ特に被検出物が基準
点に衝突する可能性がある場合の衝突までの時間（残時
間）を知る必要がある。

この衝突までの時間（残時間）検知の方法としては １ ドツプラ信号の周波数から相対速度情報を、ドツプ
ラ信号のレベルから距離情報をそれぞれ得、相対速度と
距離から残時間を知る方法、２ 正弦波で周波数変調し
た送信波の一部ｅ１（ｅ１＝Ｅｌｃｏｓ（ωｏｔ＋Ｍｓ
ｉｎωｍｔ））と送信波の被検出物からの反射波ｅ２ （ｅ ２＝Ｅ２ ｃｏ ｓ （ωｏ（ｔ−Ｔ）＋Ｎａ
ｉ ｎω、。

（ｔ−Ｔ）））を混合し混合出力ｅ 但しＥｌ、Ｅ２．ビニ振巾 ω０：搬送波角周波数 ωｍ＝変調角周波数 Ｔ ＝ ２１／ｃ Ｃ：伝播速度 を二基単点から被検出物までの距離 Ｍ：変調指数 Ｊｏ（β）：βをａｒｇｕｍｅｎｔとする０次の第一種
ベッセル函数 Ｊ□（β）： 〃 １次 〃 Ｊ２（β）： 〃 ２次 〃 の内第１項の信号成分と第２項の信号成分の振巾の比を
とる事により距離情報を得、 またドツプラ信号の周波数から相対速度情報を得、 上記距離情報と相対速度情報から残時間を求める方法 ３ 周波数ω□、ω２（ω２−ω□ミ巧）なるマイクロ
波出力を交互に送信しその各々の送信波の一部と反射波
の混合出力から得られるドツプラ信号の位相差よシ距離
情報な得 ドツプラ信号の周波数により相対速度情報を得上記距離
情報と相対速度情報より残時間を算出する、 等の方法が考えられている。

これら各方法のうち、１の方法は反射波のレベルが周囲
の状況（特に道路状況）により複雑に変化し、被検出物
が基準点に接近する場合必ずしも反射波レベル（従って
ドツプラ信号レベル：が大きくなるとは言えない。

また２の方法は原理的には全く問題ないが、マイクロ波
発振器の周波数変調特性（特に直線性：及び周波数変調
を行う事に附随して発生する振巾変調分箸発振器の特性
に要求される特性がきびしくなる。

まだ信号処理回路が複雑になる。一方３の方法は２と同
様原理的に問題はなく、またマイクロ波発振器に要求さ
れる特性は２の場合はどきびしくはない。

又信号処理回路（残時間を算出する回路）については２
と同程度である。

本発明は上記３の方法における信号処理回路の改良に関
するものである。

ここで３の方法の基本的な考え方をのべる。

発振周波数ω１なる送信波の場合 送信波ｅＴ１ 反射波ｅＲ１ と表わされる。

ここでθ：送信波が被検出物で反射する際の位相変化 Ｔ ＝２７ ：送信波が被検出物で反射して基準点にも
どるまでの時 間 ｔ：基準点から被検出物までの 距離 Ｃ：伝播速度 次に上記送信波の一部と反射波を混合した場合の混合出
力ｅＤ□は 混合出力の角周波数ωＤ０は となる。

ここでｖｒ＝ｄｔ”被検出物の基準点に対する相対速度 ωＤ□：発振角周波数ω□なる送 倍波のドツプラ角周波数 次に発振周波数ω２（ω２＝ω１和め）但し△ω（ω１
なる送信波の場合はω１なる送信波の場合と同様に 混合出力の角周波数 ここで△ω〈◇１であるから ω１ユω２ 、。

、ωＤ１−ωＤ２ （１）又混
合出力ｅｌ）１．ｅ［）２ の位相は故に発振周波数ω
□、ω２なる送信波による混合出力は周波数（ドツプラ
周波数）はほぼ等しく位相差はシーωとなる。

従ってドツプラ周波数から相対速度がドツプラ信号の位
相差から距離が求められる。

以上の如き原理に基き相対速度および距離を知りこれか
ら残時間を求めていた従来の方法および具体的回路構成
例第１図に示す。

第１図において、１は周波数変調器付マイクロ波発振器
、２は負荷からマイクロ波発振器１をアイソレートする
ための単向管、３はマイクロ波発振器出力の大部分を送
信アンテナ４に一部分を混合器６に供給する方向性結合
器、４はマイクロ波発振器出力の大部分を被検出物に向
けて照射する送信アンテナ、５は送信アンテナ４の出力
の被検出物からの反射波を受信する受信アンテナ、６は
前記マイクロ波発振器１の出力の一部分と前記受信アン
テナ５により受信された反射波とを混合しドツプラ信号
出力を得る混合器、７は混合器６出力を増巾する増巾器
、８はマルチバイブレータで、発振周波数は必要とする
ドツプラ周波数の上限周波数の１０倍以上とする。

９は周波数変調器付マイクロ波発振器１の発振周波数が
ω１．ω２（ω１＋Δω＝ω２）となるような周波数変
調器の変調バイアスｖＢ□ｓ ＶＢ ２を、マルチバイ
ブレータ８出力と同期して交互に発生する変調信号発生
回路、Ｓはマルチバイブレータ８の出力で制御され変調
信号発生回路９の出力と同期して接点ａ、ｂに交互に接
続されるスイッチ、１０，１１は増巾器７の出力の内必
要とするドツプラ周波数帯域の信号のみを通過させる低
域通過フィルタＡ１低域通過フィルタＢ１１２．１３は
低域通過フィルタＡ、Ｂの出力ｅＤ□ｐ ｅ ｐ ２の
正弦波を矩形波に変換する波形変換回路、１４はクロッ
ク発生回路で、発振周波数は必要とするドツプラ信号の
上限周波数の１００〜３００倍程度である。

１５は波形変換回路Ｂの１３の出力が正の間（第２図ｊ
においてＴ２の間）のクロック発生回路１４の出力のパ
ルス数をカウントするカウンタ、１６は波形変換回路Ａ
１２の出力によシセットされ波形変換回路Ｂ１３の出力
によシセットされるＲＳフリップフロップ、１７はＲＳ
フリップフロップの１６の出力を直流に変換するＡＣ−
ＤＣ変換回路でありこの直流出力は基準点から被検出物
までの距離ｔに比例する。

１Ｂはカウンタ１５が次のカウントを完了するまでの間
カウンタ１５の出力を記憶するだめのレジスタ、１９は
ＡＣ−ＤＣ変換回路１７の出力を基準電圧としレジスタ
出力をデジタル入力信号とするＤ−Ａコンバータ （出力は＝４＝＝Ｔに比例する） 次に第２図髪用いて第１図に示す具体例の動作を説明す
る。

第２図ａに示すようなマルチバイブレータ８の出力を変
調信号発生回路９により第２図すのような出力に変換し
この出力を周波数変調器付マイクロ波発振器１に周波数
変調器の変調バイアスとして加えマイクロ波発振器１の
出力用角周波数がマルチバイブレータ８の出力に同期シ
て交互にω□、ω２（ω□十△ω＝ω２）となるように
設定する。

（第２図Ｃ）上記ω□、ω２なる角周波数をもつマイク
ロ波はアイソレータ２、方向性結合器３を通りその大部
分は送信アンテナ４よ［有］被検出物にむけて照射され
る。

この被検出物からの反射波は受信アンテナ５で受信され
方向性結合器３を通り混合器６に送られる。

混合器６にはマイクロ波発振器１の出力の一部も供給さ
れておりこの二つの入力は混合され混合出力増巾器７で
増巾される。

この増巾器７の出力を第２図ｄに示す。

この増巾器７の出力はマルチバイブレータ８に同期して
交互に接点ａ、ｂと切換わるスイッチＳによシ低域通過
フィルタＡＩＯと低域通過フィルタＢ１１は交互に供給
される。

この低域通過フィルタＡ１０ 、 Ｂ１１人力を第２図
ｅ、ｆに示す。

これらフィルタ出力は入力の高周波成分ば除去されて第
２図ｇｓｈの如く被検出物の相対速度に比例した角周波
数ωＤ１．ωＤ２を持つドツプラ信号となる。

（ωＤ１＝ωＤ２）これらフィルタ出力（ドツプラ信号
）を波形変換回路１２．１３を通して第２図ｉ、ｊの如
く変換する。

この波形変換回路出力の矩形波の時間巾Ｔ１．Ｔ２は各
々 １，１ 即ち１に比例する。

ωＤ１ （′）Ｄ２ ｖｒ この波形変換回路Ａ１２出力をＳＥＴ入力とし。

波形変換回路Ｂ１３をリセット入力するＲ−Ｓフリップ
フロップ出力は第２図にの如くなる。

このＲＳフリップフロップ出力をＡＣ−ＤＣ変挽回路１
７を通して整流積分するとこの変換回路出力は基準点か
ら被検出物までの距離ｔに比例する。

上記変換回路出力をＤ／Ａコンバータ１９の基準電圧と
する。

一方波形変換回路Ｂ出力が正の場合のみクロック発生回
路１４出力をカウントするカウンタ１５出力は上に比例
しだパルス数をレジスタｒ に供給することになる。

このレジスタとレジストされたパルス数をＤ／Ａコンバ
ータ１９のディジタル入力とするとＶＡコンバータ１９
の出力は−Ｌ＝Ｔ（残時間）にｒ 比例した出力が得られる。

上記残時間Ｔを求める方法では Ａ 残時間Ｔを求めるに必要な回路が複雑である。

Ｂ 残時間ＴがＡＡＯＧ量で求まり後続の回路がアナロ
グ回路となりＩＣ化しにくい。

等の問題点がある。

本発明は上記問題点を改良せんとするものである。

本発明による方式の具体的回路構成例を第３図に示す。

第３図において１〜１４，１６およびＳは第１図に示し
たものと同様であるので説明は省略する。

２０はＲＳフリップフロップ回路１６の出力がでている
間（１３間）のみクロック発生回路１４の出力のパルス
数をカウントするカウンタである。

次に本回路の動作を説明する。

第２図ｉ、ｊ。ｋにおいて波形変換回路Ａ１２．Ｂ１３
出力のパルス幅Ｔ１．Ｔ２は各々ドツプラ信号ｅＤ１゜
ｅＤ２ の％周期に相当するから、 また、前記（１−ｄ）式、（２−ｄ）式および（１）式
から、 ωＤ１＝ωＤ２α■ｖ１・・曲・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（４）従って、（３）、（４）式から、 となり、パルス幅Ｔ□、Ｔ２は被検出物の相対速度に逆
比例する。

一方、ドツプラ信号ｅＤ１とｅＤ２の位相力（ψＴ）１
−ψＤ２）は、 また、前記（２）式より、 従って、（６）、（７）式より、 となる。

故に、残時間（′ｒ）は、（５）、（８）式より、とな
り、Ｔ３は残時間に比例することになる。

このＴ３を知る一例として第３図に示す如くクロック発
生回路１４出力のパルス数をＴ３の間カウントすればよ
い。

この方法によれば従来例に比べて極く簡単な回路構成が
残時間をディジタル信号として知る事が出来る。

尚本回路例ではクロック発生回路１４とマルチバイブレ
ータ８を別々に構成したがこれを共通にする事も可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の衝突予知用ドツプラ信号グのブロック図
、第２図はその動作説明図、第３図は本発明の一実施例
における衝突予知用ドツプラレーダの具体的回路構成を
示すブロック図である。 １・・・・・・周波数変調器付発振器、２・・・・・・
アイソレータ、３・・・・・・方向性結合器、４・・・
・・・送信アンテナ、５・・・・・・受信アンテナ、６
・・・・・・混合器、Ｉ・・・・・・増巾器、８・・・
・・・マルチバイブレータ、９・・・・・・変調信号発
生装置、Ｓ・・・・・・スイッチ、１０，１１・・・・
・・低周ろ波器、１２，１３・・・・・・波形変換回路
、１６・・・・・・ＲＳフリップフロップ、１４・・・
・・・クロック発生回路、２０・・・・・・カウンタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 矩形の変調信号を発生する変調信号発生回路と、上
   記変調信号発生回路の出力で周波数変調され角周波数ω
   、およびω２のマイクロ波を一定時間間隔で交互に 生
   ずる周波数変調器付マイクロ波発振器と、上記周波数変
   調器付マイクロ波発振器の出力の大部分を送信アンテナ
   に供給するとともに一部分を混合器に供給する方向性結
   合器と、上記送信アンテナより送信され被検出物で反射
   されたマイクロ波を受信する受信アンテナと、上記方向
   性結合器より供給された信号と上記受信アンテナの出力
   とを上記混合器で混合して得られる２種のドツプラ信号
   の位相差に相当する時間巾を検出する手段とを有し、上
   記２種のドツプラ信号の位相差に相当する時間巾より上
   記被検出物が基準点に衝突するまでの残時間を得ること
   を特徴とする衝突予知用ドツプラレーダ。